Het Antarctische Waterpuzzel: Hoe Overstromingen Bijdragen aan Smeltende IJs

Internationaal Onderzoeksteam Onderzoekt Waterstromen Onder het Antarctische IJs

Een internationaal onderzoeksteam, inclusief Huw Horgan van de ETH en WSL, onderzoekt een waterleiding onder het oppervlak van het ijsplank in Antarctica. Deze leiding ontstaat door het smelten van het ijs, dat wordt versneld door opwellend water onder de ijskap. Hun studie, gepubliceerd in Nature Geoscience, toont aan hoe individuele overstromingen het smeltproces van het ijs beïnvloeden.

In de herfst van 2021 vertrok een internationaal team van onderzoekers van het Antarctic Science Platform in Nieuw-Zeeland naar de Zuidpool. Hun bestemming was het Ross-ijsplank in West-Antarctica, een drijvende ijsplaat die ongeveer tien keer zo groot is als Zwitserland. Nieuw-Zeeland beheert het Scott-onderzoekstation aan de kust sinds 1957. Van daaruit reisde het expeditieteam verder naar het zuiden. Twee weken en 1.200 kilometer later bereikte men hun bestemming, de Kamb-ijsstroom, een gletsjer van 350 km lang, 100 km breed en vele honderden meters diep die van het binnenland van Antarctica naar de zee loopt en het Ross-ijsplank aan de kust ontmoet.

Op deze afgelegen locatie op het permanente ijs bouwde het ondersteunend team een tijdelijke onderzoeksstation met een eigen landingsbaan en tentaccommodatie voor 26 personen. De wetenschappers maakten gebruik van de gunstige omstandigheden van de Antarctische zomer voor hun onderzoek, met temperaturen van -10°C, lichte winden en 24 uur daglicht.

Bij het boren door de ijskap tot het Antarctische vasteland eronder kwamen ze water en sedimentgesteente tegen. Voor het heetwaterboren gebruikten ze een hogedrukmondstuk en water van 80°C. Met een diameter van 30 cm was het boorgat groot genoeg om een camera en verschillende meetapparatuur naar beneden te laten zakken om de omstandigheden aan de basis van de ijsstroom te verkennen.

“We stuitten op water aan het einde van het boorgat en met de hulp van onze camera ontdekten we zelfs een school van kreeftachtige wezens, 400 kilometer van de open oceaan,” meldt expeditieleider Huw Horgan, die al twee jaar als onderzoeker werkt aan de ETH Zürich en het Zwitserse Federale Instituut voor Bos-, Sneeuw- en Landschapsonderzoek (WSL) onder Professor Daniel Farinotti.

Het boorgat is een wetenschappelijk mijlpaal: onderzoekers vermoedden al lange tijd dat er water onder de ijskap stroomt. Dit water ontstaat door geothermische warmte en andere factoren, en wetenschappers hadden al verschillende honderden meren onder de ijskappen van West- en Oost-Antarctica met satellieten ontdekt. Maar de waterstromen in de diepten van de ijskappen houden nog veel geheimen verborgen. Het boorgat door de Kamb-ijsstroom is de eerste succesvolle poging ooit om zo’n waterloop die de onderijskast oceaanholte ontmoet van dichtbij te observeren.

Veranderlijke Overstromingen Onder het IJs

De onderzoekers gebruikten hun meetapparatuur om de eigenschappen van de waterloop te analyseren, waaronder temperatuur, zoutgehalte en sedimentinhoud. Met behulp van een echolood konden ze de doorsnede van het waterdragende ijskanaal schatten op ongeveer 100 bij 200 meter. De subglaciale stroom moet niet worden opgevat als een snelstromende rivier; het is eigenlijk een redelijk kalme watermassa, en het meeste water komt uit de zee. Slechts een klein deel – minder dan één kubieke meter per seconde – is zoet water, dat wil zeggen water dat onder de Kamb-ijsstroom naar de zee stroomt.

“Deze hoeveelheid water is veel kleiner dan wat de bestaande modellen hadden voorspeld,” merkt Horgan op, terwijl hij een belangrijke bevinding van de studie samenvat. Een tweede resultaat is ook van groot belang voor het onderzoeksteam: de subglaciale waterloop stroomt niet continu; de koers fluctueert sterk in de tijd. “We vermoeden dat het water uit subglaciale meren stroomopwaarts komt. Deze meren vullen en legen zich in bepaalde cycli. Wanneer ze zich legen, stroomt er een vloed van water naar de zee,” zegt Horgan.

De onderzoekers bewezen dat dergelijke overstromingsgebeurtenissen inderdaad plaatsvinden door sedimentmonsters van de bodem onder de ijsstroom te analyseren. Volgens deze bevindingen vinden grote overstromingen ongeveer elke 10 jaar plaats. Daarnaast kunnen er kleinere overstromingen zijn die de onderzoekers met de huidige methoden niet kunnen bewijzen.

Belangrijke Basis voor Klimaatonderzoek

De studie van het internationale team van onderzoekers vormt een stap richting een beter begrip van de waterstromen onder de Antarctische ijskap. Tegelijkertijd zal het helpen de gevolgen van de opwarming van de aarde in de komende decennia betrouwbaarder te beoordelen. De smeltprocessen in het Antarctische ijsplank zijn een belangrijke oorzaak van de verwachte stijging van de zeespiegel. Dit komt omdat het Ross-ijsplank en andere ijsplankformaties fungeren als een barrière, die de ijsstromen op het Antarctische vasteland tegenhouden en voorkomen dat ze smelten terwijl ze de zee in stromen.

“De subglaciale waterstromen spelen een centrale rol in de smelting van het ijsplank,” benadrukt Horgan. “Onze bevindingen zijn daarom een voorwaarde voor het ontwikkelen van nieuwe modellen die de smelting van het ijsplank beschrijven en de zeespiegelstijging nog nauwkeuriger voorspellen.”

Gevolgen van de Opwarming van de Aarde

De veranderingen in het ijsdek op de Zuidpool van de aarde blijven een belangrijk onderwerp in het wereldwijde klimaatonderzoek. Polaire onderzoeker Horgan zal in de zuidelijke zomer van 2025/2026 terugkeren naar Antarctica. Tijdens die expeditie hoopt het onderzoeksteam data te verzamelen die het langetermijngedrag van de West-Antarctische ijskap documenteert. In het bijzonder zal de focus liggen op warmere periodes, zoals die welke de aarde in de komende decennia en eeuwen zal ervaren.